авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 36 |

«т ^ бизнес J оизнес v^ S г^;^^ г The lEBM Handbook of Information Technology in Business ...»

-- [ Страница 26 ] --

Пожалуй, самый известный проект с участием пользователей, основанный на со циотехнических исследованиях, — это ETHICS {Mumford, 1983). Позднее ETHICS был расширен до вопросов, связанных с реинжинирингом бизнес-процессов (Mumford & Beekman,1994) (см. РЕИНЖИНИРИНГ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ).

Была также создана модификация этого метода — QUICKethics, чтобы анализиро­ вать требования к системам {Mumfordy 1995).

Исследования, проведенные в Скандинавии, касались участия пользователей и их опыта в процессе разработки и использования ИТ/С. Подход основан на со циотехнических идеях, но появился он как отдельная, самостоятельная традиция.

Многие скандинавские проекты систем в 1970-х и 1980-х гг. относятся к социо техническим проектам. Однако, согласно Эну {Ehn, 1993), в практическом вопло­ щении многие социотехнические характеристики исчезли. Причинами были, в частности, разногласия между менеджерами и профсоюзами. Эн и Кинг {Ehn & Kyng, 1987) считают, что причиной этому послужила недооценка социальных сил в производстве и неадекватные предположения о распределении сил в социотех нических подходах.

В начале 1970-х гг. исследования сконцентрировались на потенциальном эф­ фекте новой технологии и формулировании реалистических стратегий объедине Подходы с участием пользователей ния, адресующихся к последствиям технологии. Главная идея может быть выра­ жена как «демократическое планирование». На следующем этапе были расшире­ ны масштабы доступной технологии. К существующим элементам подхода доба­ вился вклад профсоюзов в проектирование новой технологии. Целью было создание «инструментов для квалифицированной работы». «Перспектива созда­ ния инструментов исходит из самого производственного процесса, а не из данных или информационных потоков» (BodkeretaL, 1987). Затем инструмент переходит полностью под контроль пользователя. Разработка систем рассматривалась как часть более широкого процесса организационного развития. На третьем этапе идеи получили дальнейшее развитие. Традиционные средства рассматривались как недостаточные и даже бесполезные в плане взаимодействия с пользователя­ ми. И вместо всего этого самым важным стало считаться моделирование произ­ водственных ситуации!.

Подходы с участием пользователей зародились в Европе. В последние годы эти­ ми подходами стали все больше интересоваться в США. Роб Клинг {Rob Kling, 1996), например, ввел термин «социальное проектирование автоматизированных систем». Этот термин характеризует совместное проектирование как технологиче­ ских характеристик автоматизированной системы, так и социальных аспектов их использования. С другой стороны, Бломберг и др. (Blomberg et al, 1993) отмечают, что этнография и проектирование с участием пользователя имеют одинаковую ори­ ентацию. Этнография подчеркивает, что необходимо повысить качество условий труда, включая пользователей в совместную разработку новых технологий, а также надо предоставить пользователям возможность вмешиваться в проектртрование в зависимости от насущных требований к производственным условиям.

4. Примеры в этом разделе приводится несколько примеров подхода с участием пользовате­ ля. Цель обсуждения — подробно рассмотреть возможность использования под­ ходов при различных постановках задачи. Далее, чтобы дать широкую картину этого вопроса, представлены различные точки зрения на подходы с участием пользователя. Вначале мы познакомимся с усовершенствованной методологией разработки информационных систем ETHICS (Murnford, 1983,1995). После этого обсудим методы, направленные на видение будущего, — это «Мастерская будуще­ го» (Kensing & Halskov Madsen, 1991) и «Организационная игра» {Ehn & Sjogren, 1991). И наконец, представим два вспомогательных метода (Muller et al., 1995):

CARD — для анализа целей, мотиваций пользователя и общего потока задач, и PICTIVE — для анализа детализированного проекта.

ETHICS В широком смысле ETHICS (Effective Technical and Human Implementation of Computer-based Systems, эффективная техническая и социальная реализация ав­ томатизированных систем) может быть использована для диагностики потребно­ стей в организационных изменениях и для проектирования и реализации этих из­ менений. Согласно принципам ETHICS, основная задача развития И Т / С — это отнюдь не согласование взаимоотношений между технологией и целями компа 774 Аппаратные и программные средства ИТ/С НИИ. Основная проблема — в достижении взаимосвязи между структурой задачи и удовлетворением нужд, связанных с условиями труда. Метод ETHICS состоит из последовательных шагов {Mumford, 1995), позволяющих решить эти вопросы.

На первом шаге диагностируются потребности и задачи пользователя с акцен­ том на эффективности, удовлетворенности работой и ее качестве. Сюда входит определение задач предметной области, проведение дисперсного анализа для идентификации потенциальных проблемных областей системы. Под дисперсией здесь понимается отклонение от некоторой ожидаемой нормы или стандарта.

Под удовлетворенностью подразумевается достижение соответствия между ожиданиями служащих и требованиями к условиям труда, определенными руко­ водством. Это «соответствие» включает целый ряд аспектов: эффективность, эти­ ческие и психологические вопросы, структуру задачи, знания. Показатели, соот­ ветствующие этим аспектам, надо проанализировать до ввода новой системы.

После ее установки и ввода новые показатели должны демонстрировать улучше­ ния по всем упомянутым аспектам. На первом шаге, чтобы предотвратить быст­ рое устаревание системы в современной динамичной среде, следует также иметь в виду и потенциальные будущие изменения условий работы.

Следующий шаг — постановка целей в соответствии с установленными ранее потребностями в отношении эффективности, удовлетворенности и качества. Это ключевой момент в ETHICS. Постановка целей может осуществляться напрямую, но это тоже очень сложный процесс. Чтобы идентифицировать самые приоритет­ ные ключевые цели или цели, общие для всех заинтересованных групп, прямо или косвенно затрагиваемых системой, используется целый ряд методов: опросы, групповые обсуждения, анализ главных факторов успеха.

Когда цели поставлены, разрабатываются альтернативные стратегии проекти­ рования, и для реализации выбирается одна из них, наилучшим образом способ­ ствующая достижению целей. Остальные шаги мало чем отличаются от традици­ онных. Выбирается техническое и программное обеспечение, разрабатывается детальный проект системы, и система вводится в эксплуатацию.

Для осуществления всех этих шагов ETHICS предлагает ряд инструментов:

диагностические средства и методы проектирования, такие как оболочки, помога­ ющие определить цели и основные задачи, изменения внутренних и внешних ус­ ловий. Для выявления значимых задач можно воспользоваться дисперсным ана­ лизом. Для определения показателей удовлетворенности работой предлагается использовать опросы. Наконец, ETHICS содержит руководства для индивидуаль­ ного и группового проектирования.

Если информационная система уже введена в эксплуатацию, следует оценить степень ее успешности. Это можно сделать, например, используя на шестимесяч­ ных интервалах QUICKethics упрощенный вариант ETHICS.

Изначально использование ETHICS было призвано увеличить роль пользова­ телей в процессе разработки систем, явным образом принимая во внимание их потребности, формулируя нетехнические цели, реструктурируя производствен­ ные условия. В дальнейшем было предложено использовать ETHICS как общий инструмент решения задач систематического анализа потребностей и проблем (Mumford, 1995). Также рекомендуется использование QUICKethics для помощи Подходы с участием пользователей менеджерам в определении информационных потребностей! до введения инфор­ мационно-управляющих систем.

«Мастерская будущего» и «Организационная игра»

Скандинавский подход к проектированию систем с участием пользователей не­ возможно уместить лишь в рамки ряда документированных методов. Этот подход основывается на ряде проектов, в которых были разработаны и использованы но­ вые методы вовлечения пользователей. Поэтому существует несколько различ­ ных версий методов в зависимости от проекта, в котором они использовались.

Современные методы перехода от сегодняшних проблем к планам действий долж­ ны опираться на воображение, предвидение и представление будущего {Bodkeret al, 1993). Для успешности проекта необходим дифференцированный подход к участникам, стремление к результативности и увлеченность процессом.

Кенсинг и Хальсков Мадсен (Kensing & Halskov Madsen, 1991) описали метод разработки систем под названием Future Workshop, или «Мастерская будущего».

В «Мастерской» должно быть не более 20 участников и по крайней мере два орга­ низатора. Первая, критическая фаза должна пролить свет на общую ситуацию.

После этого наступает «фаза фантазии» — генерируются представления о буду­ щем. На конечном этапе обсуждается реализация этих представлений, например, какие ресурсы требуются для претворения в жизнь необходимых изменений. Уча­ стники рассматривают одну и ту же ситуацию и решают изменить ее в соответ­ ствии со своими представлениями. Затем они должны обсудить, каким образом реализовать эти изменения (Bodker et ai, 1993).

«Организационная игра» (Ehn, Sjogren, 1991) фокусирует внимание на органи­ зационных изменениях, образовании и переквалификации сотрудников. Игра со­ стоит из «пролога» и трех «актов» и проводится в течение 3-5 дней. Участвовать в ней могут как служащие, так и менеджеры. Место проведения игры выбирается по соглашению участников, хотя чаще назначается организаторами. Место проведе­ ния игры — субъективная интерпретация организации. Роли отражают как органи­ зационные требования, так и профессиональные амбиции. Для описания кризис­ ных ситуаций используются ситуационные карты, а участники игры выполняют свои роли в соответствии с ситуационной картой. Затем обсуждаются персональ­ ные условия и строится план действий для согласования с организацией. В процес­ се игры с помощью построения прототипа или экспериментальной модели могут быть «опробованы» еще не реализованные и не законченные технологии. Таким об­ разом можно получить информацию о новой технологии, которая, возможно, по­ дойдет для данной организации. Модели также прояснят и то, как технология мо­ жет повлиять на работу организации.

Другая версия «Организационной игры» чаще используется для нахождения альтернативных методов работы (Bodker et ai, 1993). Разыгрываются альтерна­ тивные варианты и при этом выясняется, какие проблемы могут возникнуть. Эта версия «Организационной игры» следует идеям «Мастерской будущего» в том смысле, что здесь осуществляется переход от настоящего через воображаемое бу­ дущее обратно к реальности. В этом варианте внимание акцентируется на измене­ нии ролей и новых обязательствах, появляющихся в связи с введением новой тех 776 Аппаратные и программные средства ИТ/С пологий. Можно также создать сценарии развития автономных групп и процессов или сценарии развития качества продукта.

CARD и PICTIVE CARD (Collaborative Analysis of Requirements and Design) (или совместный ана­ лиз требований и проектирование) представляет собой подход к анализу рабочих заданий, учитывающий цели, мотивации и общий поток задач {MuUer et al, 1995).

При этом подходе предлагается использовать низкотехнологичные представле­ ния экранных изображений и компонентов задач, т. е. карты, при помощи которых пользователи и проектировщики описывают, анализируют, критикуют и проекти­ руют последовательность выполняемых действий. Перед сессиями карты могут быть отформатированы и напечатаны, но в процессе обсуждения участники могут добавлять новые карты.

Этот метод можно использовать для анализа, проектирования и оценки новых или уже существующих информационных систем. При анализе задач описывает­ ся каждое событие рабочего процесса. Событие может включать ввод даты, про­ смотр данных, доступ к некомпьютерным ресурсам, собеседования. Предвари­ тельный анализ задач может быть сделан аналитиком. На этапе совместного анализа ряд карт обновляется пользователями. При необходимости могут добав­ ляться новые карты или даже новые типы карт. В случае проектирования должно быть достигнуто соглашение о том, какая задача проектирования будет рассмат­ риваться. Проект представляется в виде детализированного описания последова­ тельности действий с пометками о реализации. Оценка существующих систем выполняется следующим образом: на карты выводятся все экраны системы. Оцен­ ка производится путем анализа системы в рабочем процессе. Например, можно описать недостатки системы, удалить ненужные экраны, можно изменить поря­ док следования экранов.

PICTIVE (Plastic Interface for Collaborative Technology Initiatives through Video Exploration) — это низкотехнологичный метод создания прототипов проектируе­ мых систем (Muller, 1993;

Mulleretal., 1995). Метод детализирует и дополняет мето­ ды CARD. Деятельность пользователей проектируется на уровне детализирован­ ных экранов. Центральная идея PICTIVE состоит в использовании пластиковых значков для конкретизации вида и поведения системы. Использование пластика направлено на стимуляцию процесса проектирования. Это очень дешевый мате­ риал, и его легко обновить. Применение искусственного материала предохраняет участников от ошибок, не позволяет спутать реальную систему с ее моделью, что может случиться при использовании программных прототипов. Этот низкотехно­ логичный способ создания прототипов обеспечивает всех участников равными возможностями в сессии проектирования и доступе к технологии моделирования.

Например, используются бумага и карандаш, маркеры и пояснительные пометки, а для этого не требуется больших знаний. Сессия проектирования записывается на видео. В таком виде проект и его обоснование проще донести до конструкторов проекта.

Применер1ие PICTIVE рекомендуется на нескольких точках жизненного цик­ ла разработки программного обеспечения. Этот подход можно использовать для Подходы с участием пользователей сбора требований, для проектирования или реконструкции проекта, для разреше­ ния конфликтов, поскольку он предоставляет конкретный материал для обсужде­ ния разногласий. Однако наиболее целесообразно использовать этот метод в про­ ектах, для которых анализ требований уже сделан. В целях совершенствования средств общения между участниками PICTIVE можно комбинировать с быстры­ ми способами создания прототипов. Таким образом, метод может использоваться как на начальном этапе разработки, так и в качестве очередной итерации при тес­ тировании проекта.

Оба подхода используют различные типы моделей, адресующиеся к широкому ряду вопросов участия в работе команды. Вот аргументы в пользу разнотипного участия: комбинация различных источников экспертного мнения, вовлеченность всех, кто будет работать над проектом или с проектом, участие в принятии реше­ ний тех людей, кого эти решения непосредственно затронут. Широкий взгляд на участие приводит к включению в группы людей, не являющихся пользователями, — тестирующий и обучающий персонал, тех, кто описывает программы. Методы под­ разумевают непосредственную и прямую открытость сессии проектирования для эффективного участия и поддерживают партнерскую модель (разработчики и пользователи работают совместно). Поэтому такое проектирование можно считать средством поддержки групповой работы.

Анализ подходов Представленные выше примеры подходов с участием пользователей в некоторых отношениях отличаются от традиционных подходов к разработке систем, но мо­ гут иметь и общие аспекты. Есть несколько важных областей, в которых при помо­ щи этих подходов делается попытка найти альтернативные решения.

Предметная область подходов с участием пользователей часто определяется иначе, чем в традиционных подходах. Традиционные подходы сконцентрированы на обработке информации в производственном процессе, а подходы с участием пользователя могут, как, например, это происходит в ETHICS, помещать во главу угла условия труда. Работу можно рассматривать с социальной или технической точки зрения. Цели проектирования могут основываться на ролях и обязаннос­ тях, а не на процессах и используемой информации. Для подходов с участием пользователей отправными точками являются конкретные проблемные или кри­ зисные ситуации в рабочем процессе.

Целью традиционных подходов обычно является эффективность системы.

В подходах с участием пользователей выбираются другие аспекты. Это прежде всего удовлетворенность работой, и утверждается, что рост удовлетворенности приводит также к увеличению производительности (Mumford, 1995). Эти методы не останавливаются даже перед нереальными предложениями при разработке си­ стем. Многие подходы поддерживают творчество и выбор оптимальных решений из множества предложенных.

Подходы породили! много новых средств разработки систем. Общая тенденция направлена к использованию искусственных, дешевых и просто заменяемых мате­ риалов — это различные типы макетов или карты для описания рабочих процессов, задач или систем. Кроме того, используются и более традиционные методы, такие 778 Аппаратные и программные средства ИТ/С как опросы. Особый акцент делается на взаимном общении между пользователями, таким образом удается избежать сложных концепций и громоздких диаграмм.

Участие пользователей имеет большое значение. Например, «Организацион­ ная игра» включает встроенный компонент, отвечающий за вовлечение пользова­ телей в разработку. Участники выдвигают новые предложения, новые варианты организации работ, и им приходится брать на себя ответственность за реальное выполнение обязательств. Это приближает игру к реальным условиям, и, таким образом, она подходит для локальной разработки трудового процесса.

Метод ETHICS отличается от других рассмотренных примеров тем, что он охва­ тывает весь жизненный цикл разработки систем, хоть акцент и делается на первых фазах. Другие подходы больше похожи на методы, используемые на конкретных этапах, или иногда на нескольких этапах, но с той же целью. Среди приведенных примеров ETHICS — это наиболее нормативный подход. Он описывает формаль­ ные этапы, в результате которых должна получиться «хорошая система». Он так­ же определяет, что такое «хорошая система», т. е. комбинация социальных и тех­ нических потребностей. В других примерах процесс разработки не фиксирован до такой степени. Участникам предоставляется больше свободы, а решение зависит от идей и других средств создания новых предложений. По сравнению с ETHICS другие подходы больше зависят от случая.

Подходы с учетом пользователей имеют одну общую черту с более традицион­ ными подходами. У них нет мощных инструментов для управления организацион­ ными изменениями (см, УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕМЕНАМИ). Например, считается, что ETHICS не в силах изменить существующее деление на отделы, структуры фи­ зических мощностей, легитимность и обоснованность ожиданий руководства (Jyaratna, 1994). ETHICS принимает эти структуры такими, какие они есть, и фоку­ сирует внимание на совершенствовании существующих систем. Скандинавские подходы подчеркивают значение профессиональной квалификации служащих — недостаточная квалификация может стать камнем преткновения для радикальных организационных изменений.

В табл. 1 приводятся некоторые наиболее важные характеристики подходов с участием пользователя. Определение предметной области, цели разработки и ис­ пользуемые средства — это ключевые вопросы. Другой важный аспект подходов — этапы жизненного цикла разработки систем, на которых данный подход обычно применяется.

5. Заключение Подходы с участием пользователей в основе своей социально ориентированы.

Особый интерес уделяется рабочим ситуациям, кризисам, проблемам и рабочим процессам, а не конкретным компьютерным приложениям РШИ системам. Подхо­ ды служат источником инноваций для организации работ. Так как влияние инно­ ваций может быть либо пошаговым, либо радикальным, то, пожалуй, они больше подходят для небольших задач реконструкции проекта. Часто подходы использу­ ются на ранних этапах жизненного цикла разработки программного обеспечения, когда технические аспекты находятся на стадии обсуждения.

Подходы с участием пользователей Таблица 1. Сводка примеров подходов Предметная Жизненный Средства Цели область цикл Оболочки, Работа Удовлетворен­ Все этапы.

ETHICS ность работой;

дисперсный концентрация согласование анализ, опросы на ранних социальных этапах и технических факторов Проблемные Предвидение «Мозговой Ранние этапы Future будущего ситуации штурм»

Workshop («Мастерская в рабочем и реализация будущего») процессе предвидений;

и задачах требуемые ресурсы Изменение ролей Ситуационные Ранние этапы «Организа­ Кризисные ционная ситуации, и нововведения карты, игра» альтернативные в связи с новыми прототипы.

варианты технологиями макеты организации работ Карты экранных Цели Детальный проект Анализ, CARD пользователей, производственного изображений проектирование.

мотивации и общий процесса и компонент оценивание поток задач задач Детальный проект Сбор Деятельность Пластиковые PICTIVE пользователей экранов значки, бумага требований.

в виде и карандаши, проектирование.

детализированных маркеры, видео реконструкция проектов проектов экранов Общение между пользователями и разработчиками нередко считается основ­ ной проблемой при разработке систем. Однако усовершенствование общения лишь частично решает задачу. Одного этого недостаточно, так как понимание по­ тенциальных условий работы и ИТ/С-приложений есть не всегда, и тогда его надо создавать (см. ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ). Подходы делают акцент на творчестве и обучении;

однако эти вопросы заслуживают еще большего внима­ ния. Пожалуй, вряд ли удастся создать хорошую организационную ИТ/С, опира­ ясь лишь на применение знаний пользователей. Пользователей (рабочих) нужно поддерживать в постановке правильных задач, а не в поиске правильных ответов.

Большая часть подходов с участием пользователей не может заменить другие методологии разработки систем, зато их можно использовать в комбинации с дру­ гими методологиями, и не только для разработки программного обеспечения, но и для поддержки пользователей. Кроме того, так как инновации генерируются не­ зависимо от компьютерных приложений, они могут оказаться полезными для лю­ бого типа разработок программного обеспечения независимо от того, своя ли это 780 Аппаратные и программные средства ИТ/С или основанная на программных пакетах и модулях разработка. Организация и процесс работы служат фундаментом, на котором происходит построение и адап­ тация программного обеспечения.

Mika Kirveennummiy Vesa Torvinen University of Turku Литература Blomberg, J., Giacomi, J., Mosher, A. and Swenton-Wall, P. (1993) "Ethnographic field methods and their relation to design", in Schuler, D. and Namioka, A. (eds.), Participatory Design, Principles and Practices, Lawrence Erlbaum Associates, Inc.:

123-55.

Bodker, S., Ehn, P., Kammerskaard, J., Kyng, M. and Sundblad Y. (1987), A UTOPIAN experience;

on design of powerful computer-based tools for skilled graphic workers', in Bjerknes, G., Ehn, P., & Kyng, M. (eds.). Computers and Democracy, Avebury;

251-78.

Bodker, S., Gronbrek, K. and Kyng, M. (1993) "Cooperative design: techniques and experiences from the Scandinavian scene", in Schuler, D. and Namioka, A. (lids).

Participatory Design, Principles and Practices, Lawrence Erlbaum Associates, Inc.:

157-76.

Clement, A. and Van den Besselaar, P. (1993), A retrospective look at PD projects', Communications oftheACM36 (6): 29-39.

Ehn, P. (1993), Scandinavian design: on participation and skill', in Schuler, D. and Namioka, A. (eds.). Participatory Design, Principles and Practices, Lawrence Erlbaum Associates, Inc.: 41-77.

Ehn, P. and Kyng, M. (1987) "The collective resource approach to systems design", in Bjerknes, G., Ehn, P. and Kyng, M. (eds.). Computers and Democracy, Avebury: 17. 58.

Ehn, ]^, and Sjogren, D. (1991) "From system descriptions to scripts for action", in Greenbaum, J. and Kyng, M. (eds.). Design at work. Cooperative design of computer systems, Lawrence Erlbaum Associates: 1241-68.

livari, J. and Igbaria, M. (1997) "Determinants of user participation: a Finnish survey".

Behaviour & Information Technology 16(2): 111-21.

Jayaratna, N. (1994) Understanding and Evaluating Methodologies: A Systemic Framework, London: McGraw-Hill Book Company.

Kensing, F. and Halskov Madsen, K. (1991) "Generating visions: Future Workshops and metaphorical design", in Greenbaum, J. and Kyng, M. (eds.). Design at work.

Cooperative design of computer systems, Lawrence Erlbaum Associates: 155-68.

Kling, R. (ed.) (1996) Computerization and Controversy: Value Conflicts and Social Choices, 2"'* edn, San Diego: Academic Press.

McKeen, J.D., Guimaraes, T. and Wetherbe, J.C. (1994) "The relationship between user participation and user satisfaction: an investigation of four contingency factors", MIS Quarterly 18(4), December: 427-52.

Подходы с участием пользователей Muller, М. (1993) "PICTIVE: democratizing the dynamics of the design session", in Schuler, D. and Namioka, A. (eds.). Participatory Design, Principles and Practices, Lawrence Erlbaum Associates, Inc.: 211-38.

Muller, M J., Tudor, L.G., Wildman, D.M., White, E.A., Root, R.M., Dayton, Т., Carr, R., Diekmann, B. and Dykstra-Erickson, E. (1995) "Bifocal tools for scenarios and representations in participatory activities with users", in Carroll, J.M. (ed.), Scenario-Based Design: Envisioning Work and Technology in System Development, John Wiley & Sons, Inc.: 135-63.

Mumford, E. (1983) Designing Human Systems - The ETHICS Method, Manchester, England: Manchester Business School.

Mumford, E. (1995) Effective Systems Design and Requirements Analysis -The ETHICS Approach, Macmillan Press Ltd.

Mumford, E. and Beekman, G.J. (1994) Tools for Change & Progress: A Socio Technical Approach to Business Process Re-engineering, Leiden, Netherlands: CSG Publications.

Распознавание голоса Киминг Зу 1. Вступление 2. Исторический обзор и основные применения 3. Основные методы распознавания голоса 4. Нерешенные задачи и взгляд в будущее Обзор Распознавание человеческого голоса (также известное как распознавание речи) — это процесс преобразования акустического сигнала в некую абстрактную форму разговорного языка. Он состоит из этапа преобразования голоса в текст и из этапа автоматической интерпретации семантики речи. Иногда под распознаванием го­ лоса подразумевают лишь задачу идентификации говорящего. Но часто эта зада­ ча неотделима от проблемы распознавания речи, так как эти процессы связаны и вместе обеспечивают дружественность интерфейса к пользователю. Эта техноло­ гия применима во всех случаях, когда между машиной и человеком возникает не­ обходимость взаимодействия, когда нужно подать команду или осуществить уп­ равление. Основные моменты в технике распознавания голоса — это способность системы справляться:

• со словарями большого объема;

• с непрерывным потоком речи;

• независимость от говорящего.

В этих областях достигнут значительный прогресс, и век речевого взаимодей­ ствия между человеком и машиной уже наступил.

1* Вступление Десятилетиями ученые и инженеры искали способы, которые позволили бы людям общаться с компьютером так же, как они общаются между собой, а не заставлять пользователей приспосабливаться к языку, который понятен машине. Понятно, что речь — это самое прямое, непосредственное и интуитивное средство общения меж­ ду людьми, которое могло бы быть мостом между человеком и машиной. Одной из основных целей машинного автоматического распознавания голоса (речи) являет­ ся создание ориентированного на человека интерфейса компьютерных систем.

Распознавание голоса происходит следующим образом: при помощи воспри­ нимающих (микрофона) и оцифровывающих (дискретизирующих) устройств и машинной обработки фиксируется акустический (речевой) сигнал и преобразует­ ся в цифровую форму. Затем цифровой сигнал разбивается на неделимые интер Распознавание голоса валы, называемые фонемами. Фонемы представляют собой элементарные едини­ цы звука. Последовательность фонем составляет слоги, слоги составляют слова, слова составляют предложения, которые уже представляют сообщения, идеи и команды. В общем, фонема — это звук, образованный одной или несколькими бук­ вами в их сочетании с другими буквами. Если целью процесса обработки является лишь опознавание говорящего (что и означает термин «распознавание голоса»), то нет необходимости разбивать сигнал на фонемы. Можно также распознать сло­ ва и предложения, минуя все эти этапы.

После преобразования акустического сигнала в слова и предложения начина­ ется этап обработки естественного языка. В процессе обработки лингвистической информации последовательности слов на основании контекста, шаблонов речи и, возможно, априорных знаний о предмете разговора разбиваются на логические единицы — фразы. Затем эти логические единицы анализируются и переводятся в действительные команды или сообщения, которые понятны компьютерной систе­ ме или конкретному приложению.

Уже многие годы голосовые команды являются одной из возможных опций программного обеспечения персональных компьютеров — это типичный пример использования техники распознавания голоса. Включение функций распознава­ ния голоса в некоторые системы и текстовые процессоры — уже давно не новость на рынке программных продуктов. Многие коммерческие программы распознава­ ния голоса хорошо работают в системах речевых услуг, от справочных столов до записи медицинских процедур. Эта технология повысила эффективность работы телефонных центров обработки заказов и позволила многим компаниям увели­ чить объемы сделок и расширить свой бизнес.

Рынок систем распознавания голоса рос и продолжает расти с впечатляющей скоростью. Одна из причин такого бурного роста — потребность в этой техноло­ гии обычных пользователей современных компьютеров. Росту также способству­ ют значительное увеличение вычислительной мощности и доступные объемы па­ мяти среднего настольного персонального компьютера. Теперь нет никаких проблем с техническим обеспечением, необходимым для работы систем распозна­ вания голоса. А увеличение количества поставщиков этой технологии и конку­ ренция снизили цены разработок до вполне приемлемого уровня.

Следует отметить ряд технологических моментов, характерных для систем распознавания голоса:

1. Независимость от диктора — способность системы распознавать слова без персональной настройки компьютера путем повторения одного и того же речевого сигнала.

2. Непрерывная речь — возможность, позволяющая пользователям говорить естественно (непрерывно), не делая паузы между словами (дискретный ввод речи).

3. Большие словари — способность обрабатывать большое количество слов как общей, так и специальной категории из технических и предметных об­ ластей знаний с целью увеличения мощности и эффективности систем рас­ познавания голоса.

784 Аппаратные и программные средства ИТ/С Сегодня существуют два основных вида технологий распознавания голоса.

Один из них — это распознавание речи, зависящее от диктора, т. е. пользователь дол­ жен сначала научить систему распознавать его голос, и только после этого система может функционировать. Второй ~ это распознавание речи не зависящее от дикто­ ра, т. е. система способна распознать любую речь, независимо от того, кто говорит.

Системы распознавания речи, зависящие от диктора (голосозависимые), предназ­ начены для одного конкретного пользователя. Такие системы обычно проще разра­ батывать, они дешевле и р*аботают более точно, но они не столь гибки, как голосоне зависимые программы. Голосонезависимые системы разрабатываются для любого пользователя конкретного типа (например, американский английский). Это самые сложные в разработке и самые дорогие системы, а точность распознавания у них ниже. Однако эти системы более гибки. Адаптивные системы приспосабливаются к характеристикам нового диктора. Уровень их сложности лежит где-то посередине между голосонезависимыми и голосозависимыми системами.

Системы распознавания изолированных слов работают с дискретными слова­ ми—в этом случае требуется пауза между словами. Это самая простая форма рас­ познавания, так как в этом случае легко определяется конец речевого сигнала, а произношение слова не затрагивает другие слова. Поскольку в этих системах ко­ личество слов постоянно, то их легче проектировать. Системы распознавания не­ прерывного речевого сигнала работают с речевым потоком, в котором слова сли­ ваются, т. е. не разделены паузой. Непрерывную речь обрабатывать гораздо сложней по целому ряду причин. Во-первых, трудно определить начало и конец слова. Вторая проблема — это коартикуляция. На звучание каждой фонемы влия­ ет звучание соседних фонем, а на начало и конец слов влияют предыдущие и по­ следующие слова. Распознавание непрерывной речи зависит также от скорости речи;

с быстрой речью работать сложнее, чем с медленной.

Размер словаря системы распознавания голоса влияет на степень сложности, требования к процедурам обработки и точность системы. Одним системам для работы необходимо всего несколько слов (например, только числа), а другие ра­ ботают с очень большими словарями (например, диктофонные машины). Четких градаций объемов словарей нет. Но обычно словари классифицируются на:

• маленькие словари — это десятки слов;

• средние — сотни слов;

• большие словари — тысячи слов;

• очень большие словари — это десятки тысяч слов.

Есть еще две проблемы, тесно связанные с объемом словарей. Одна из них ка­ сается разработки и обеспечения доступа к специальным базам данных (слова­ рям): необходимо обеспечить ведение такой базы и возможность обновления дан­ ных для специальных групп пользователей различных профессий, например в медицинской или правовой сфере. Вторая проблема — это проверка грамматики, ведь программы разрабатываются не только для записи продиктованных слов, но и включают функции проверки и исправления структур предложений.

Из вышесказанного следует, что системы распознавания голоса требуют ог­ ромных ресурсов, включая вычислительную мощность, память и сетевые возмож­ ности. С распознаванием голоса тесно связаны две технологии:

Распознавание голоса • цифровая обработка сигнала;

• распознавание образов.

Методы цифровой обработки сигнала обычно осуш.ествляют преобразование, очистку и трансформацию акустического сигнала в цифровой формат данных и другие представления, которые могут непосредственно обрабатываться системой распознавания речи. Эти задачи включают фильтрацию шумовых сигналов, кото­ рые примешиваются к звуку при передаче акустических сигналов от воспринима­ ющих устройств (микрофонов) или по сети. Методы распознавания образов ис­ пользуются при выделении и распознавании отдельных слов или предложений речевого потока или в некоторых случаях для идентификации говорящего. Кроме этого, понадобится лингвистическая теория — в ней заложены фундаментальные концепции и принципы распознавания речи и понимания языка.

Далее мы обсудим историю и основные области применения систем распозна­ вания голоса, а также методы, обычно используемые в процессах распознавания голоса, и перспективы будущего развития таких систем.

2. Исторический обзор и основные применения Уже многие годы компьютеры умеют «слушать» людей и расшифровывать их сло­ ва. В 1960-х гг. ученые стали «учить» машины говорить с людьми. Продвижение, правда медленное, началось в 1970-х гг. В 1980-х гг. специализированные про­ граммы распознавания голоса привлекли внимание представителей некоторых профессий, в частности врачей и юристов. Вначале такие системы работали с не­ большими словарями, требовали голосовой настройки и неестественных пауз между словами. После нескольких десятилетий кропотливых исследований мощ­ ные технологии распознавания голоса буквально выплеснулись на рынок. Этот феномен подогревается снижением стоимости вычислительной обработки и без­ умной конкуренцией среди исследователей систем речевого общения.

В 1990-х гг. значительные успехи в разработке продуктов, работающих с боль­ шими словарями, и появление распознавателей непрерывной речи снова «под­ стегнули» развитие рынка речевых систем. В это же время быстро развиваются технологии естественного языка. Разработаны мощные программы, которые с 95% точностью «понимают», что было сказано. Эти программы преобразуют произне­ сенные предложения в текст, выводят его на экран компьютера и позволяют за­ пускать другие программы голосовой командой. Сложности распознавания свя­ заны с разницей в произношении, манере говорить и шаблонах речи, но эти проблемы стали менее значимыми с увеличением мощности и удешевлением компьютеров.

Вот типичные области применения систем распознавания голоса:

• Интерфейс между человеком и компьютером: по мере проникновения ком­ пьютеров во все слои общества становится очевидным, что многие люди испытывают трудности в общении с машиной. Пользователи не могут про­ сто сформулировать, чего они хотят, им приходится заучивать устаревшие команды или далеко не интуитивные процедуры. Более того, в процессе та 786 Аппаратные и программные средства ИТ/С кого общения приходится использовать медленные и непростые устрой­ ства, такие как мышь или клавиатура. Ясно, что необходим новый способ общения с компьютером — простой, быстрый, интуитивный. Системы рас­ познавания голоса заставляют машину приспосабливаться к человеку, а не наоборот. Огромное преимущество систем распознавания голоса еще и в том, что они намного быстрее любых других типов интерфейсов. Например, голосовая программа электронной почты позволяет включить компьютер, продиктовать и послать сообщения, даже не прикасаясь к мыши или клави­ атуре. А что еще более важно, так это то, что люди с физическими недостат­ ками смогут более эффективно взаимодействовать с компьютером. С систе­ мой распознавания голоса слепые или те, кто по каким-либо причинам не может пользоваться клавиатурой, могут общаться с компьютером не хуже остальных.

• Оперативные информационные услуги. Компьютеры все глубже проникают в нашу жизнь, и потребности в оперативной информации растут с огромной скоростью. Все большее число пользователей обращается к услугам Интерне­ та в поисках последних новостей, спортивных известий и прогнозов погоды, для получения информации о ценных бумагах, заказа авиабилетов, проведе­ ния исследований или чтобы узнать, что идет в ближайшем кинотеатре.

Речь — это идеальный инструмент для получения информации, и речь позво­ ляет наладить взаимодействие с компьютером. При помощи систем разговор­ ного языка пользователь и машина могут вступить в непосредственный диа­ лог, постепенно, шаг за шагом, приближаясь к искомой информации. Напри­ мер, разработаны системы распознавания голоса для обеспечения доступа к базам данных, содержащим оцифрованные клипы новостей телерадиовеща­ ния. При заказе авиабилетов системы распознавания голоса позволяют полу­ чить информацию и заказать билеты. Контролируемые голосом web-браузеры избавляют пользователя от медленных ручных операций (ввода с клавиатуры).

• Бизнес и профессиональная поддержка. Уже многие годы голосовые дикто фонные системы, предназначенные для представителей определенных про­ фессий, например врачей и юристов, можно найти на рынке программных продуктов. Многие представители этих профессий используют системы распознавания речи в повседневной работе. Стали популярны активируе­ мые голосом домашние приборы и приспособления. Технология распознава­ ния голоса быстро изменила рынок телефонных услуг. Системы, распознаю­ щие разговорную речь, работают в информационных телефонных центрах и, кажется, меняют саму природу настольного компьютера. Эта технология практически превращает телефон в удаленное периферийное устройство, обеспечивающее доступ к компьютерной системе.

Другие человеко-машинные интерфейсы, например системы распознавания лиц и сенсорные экраны, способствуют ускорению внедрения систем речевого об­ щения — наблюдается тенденция к созданию комбинированных систем. Техноло­ гии распознавания лиц и голоса проникли и в банковский мир — вместе с банко­ матами. В общем, за последнее десятилетие области применения систем распозна­ вания речи значительно расширились и будут продолжать расширяться.

Распознавание голоса 3. Основные методы распознавания голоса Процесс распознавания голоса проходит в несколько этапов. На каждом из этапов для обработки речевого сигнала используется целый ряд различных методов.

Процесс распознавания голоса можно разбить на три этапа:

• получение голосового сигнала и предварительная обработка речи;

• распознавание фонем и слов;

• понимание речи.

1. Получение голосового сигнала и предварительная обработка речи. Получени голосового сигнала или дискретизация голоса определяется как процесс полу­ чения и преобразования акустического сигнала. Голос представляется как коле­ бания акустического давления в микрофоне, характеризуемые относительно низкочастотными сигналами в диапазоне примерно от О до 4 кГц. Есть два типа звуков: звонкие и глухие. Звонкие порождаются вибрацией голосовых связок при прохождении воздуха. Этот акустический сигнал модулируется напряже­ нием голосовых связок. Вибрации резонируют в речевом канале (это нос, горло и полость рта). Поток воздуха, создающий звук, называется «волной, образо­ ванной в голосовой щели». Этот сигнал квазипериодический, а его период на­ зывается периодом основного тона. Резонансный сигнал звонких звуков обыч­ но состоит из четырех частотных компонентов, называемых формантами. Фор­ манты служат «голосовой печатью» различных звуков, производимых речевым аппаратом человека. Глухие звуки образуются при прохождении воздуха через речевой канал при отсутствии колебаний голосовых связок. Оба вида звуков рассматриваются как временные ряды данных, взятые за регулярные интерва­ лы времени. Для изоляции нужного интервала используются пространствен­ ные окна. Некоторые оконные функции рассчитывают среднюю амплитуду, число нулевых пересечений и трансформацию Фурье сигнала за интервал. Для устранения шума используются различные методы фильтрации.

2. Распознавание фонем и слов. Для распознавания фонем, групп фонем и слов ис­ пользуются такие методы, как скрытая марковская модель или НММ (hidden Markov modelling), искусственные нейронные сети (ИНС) или их комбинации.

Наиболее часто и успешно при распознавании фонем и слов используется скры­ тая марковская модель (НММ). НММ определяется как множество состояний и переходов из одного состояния в другое. С каждым переходом из состояния i в со­ стояние;

связано распределение результирующих (выходных) вероятностей &.., ко­ торое определяет вероятность того, что при переходе произойдет событие х из про­ странства наблюдений. То есть если происходит переход, то с определенной вероятностью будут наблюдаться некие выходные данные. Кроме того, с каждым переходом связана вероятность а., представляющая собой вероятность перехода из состояния i в состояние/ Существует множество начальных и множество конечных состояний. Любая последовательность наблюдений является результатом перехода из одного из начальных состояний в одно из конечных. Так как НММ хорошо опи­ сывает временные ряды со стохастическими воздействиями, то эта модель обеспе­ чивает довольно естественное представление речи. НММ можно использовать для представления любой составляющей речевого сигнала — фонемы или слова.

788 Аппаратные и программные средства ИТ/С Поскольку для потока речи характерна строгая време}П1ая направленность, то исполь­ зуется определенная топологическая схема направленного потока (слева направо).

Прежде чем удалось доказать работоспособность ИНС в задачах распознава­ ния речи, пришлось проделать огромную работу, как теоретическую, так и экспе­ риментальную. Было показано, что ИНС можно использовать для усиления мощ­ ности тех распознавателей, чья структура основана на скрытой марковской модели. В частности, ИНС с простой уровневой структурой может обеспечить получение оценок вероятностей для НММ-моделей. Как было доказано на конт­ рольных тестах, основанные на этом подходе системы распознавания речи оказа­ лись достаточно надежными и эффективными. Гибридные И Н С / Н М М распозна­ ватели речи повышают точность традиционных НММ за счет моделирования корреляций между одновременными параметрами речевого сигнала и между те­ кущими и последующими параметрами. Последние работы в рамках этих иссле­ дований посвящены моделированию долговременных корреляций и разработке адаптационных подходов (имеется в виду адаптация к голосу диктора).

3. Понимание речи. «Понять» речь — это самое трудное. На этом этапе последо­ вательности слов (предложения) должны быть преобразованы в представле­ ния о том, что хотел сказать говоривший. Хорошо известно, что понимание речи опирается на огромный объем лингвистических и культурных знаний.

Большая часть систем распознавания голоса учитывает при этом знания о естественном языке и конкретные обстоятельства.

Задача, связанная с распознаванием голоса — распознавание говорящего, т. е.

процесс автоматического определения «кто говорит» на основе входящей в рече­ вой сигнал индивидуальной информации. При этом речь может идти об иденти­ фикации или о верификации говорящего. Идентификация — это нахождение в известном множестве контрольных фраз экземпляра, соответствующего манере данного диктора говорить. Верификация диктора — это определение идентичнос­ ти говорящего: тот ли это человек? Технология распознавания диктора позволяет использовать голос для обеспечения контроля доступа;

например, телефонный доступ к банковским услугам, к базам данных, к системам электронной коммер­ ции или голосовой почте, а также доступ к секретному оборудованию. Обе техно­ логии требуют, чтобы пользователь был «занесен в систему», т. е. он должен оста­ вить образец речи, по которому система может построить шаблон.

Предпринимались попытки разработать и аппаратную реализацию систем рас­ познавания голоса. Некоторые продукты обеспечивают как голосонезависимое, так и голосозависимое распознавание речи на одном чипе. Чип поддерживает го лосозависимое распознавание на базе словаря, хранимого в постоянном запоми­ нающем устройстве чипа (ROM, read only memory). Словари голосозависимых систем хранятся вне чипа и могут быть загружены во время работы системы.

4. Нерешенные задачи и взгляд в будущее Три основных барьера стоят на пути развития систем распознавание речи:

• большие объемы словарей;

• шаблоны непрерывной речи;

• различные акценты и произношения.

Распознавание голоса Это основные препятствия для автоматизированных систем распознавания голоса, но есть еще и другие проблемы — понимание семантики речи. Объемы сло­ варей определяют степень сложности, требования к вычислительной мощности и надежность систем распознавания голоса. Можно приспособиться к непрерывно­ му потоку речи, но есть еще и строгие семантические правила, которым необходи­ мо следовать, чтобы система смогла понять семантику комбинаций слов в предло­ жениях. Необходимо продолжать основательные исследования, только это позволит «справиться» с такими характеристиками речи, как морфология, акцен­ ты, высота звука, скорость, громкость, сливающиеся слова, контекст, артикуля­ ция, лингвистическая информация, синонимы и т. д. Ожидается, что основным направлением развития станет моделирование языков для использования в сис­ темах распознавания речи.

Не решена окончательно и проблема отделения речевого сигнала от шумового фона. В настоящее время пользователи систем распознавания голоса вынуждены либо работать в условиях минимального шумового фона, ибо носить шлем с мик­ рофоном у самого рта. Кроме того, пользователям приходится «информировать»

компьютер о том, что они к нему обращаются. Для этого обычно надо нажать кноп­ ку или сделать что-то в этом роде. Конечно, это не самый лучший вариант пользо­ вательского интерфейса. Решение этих проблем началось, и уже получены много­ обещающие результаты.

Одна из долгожданных разработок в области распознавания голоса — это чело­ веко-машинные диалоговые системы;

такими системами занимаются во многих университетских исследовательских лабораториях. Системы «умеют» работать с непрерывным речевым потоком и с неизвестными дикторами, понимать значения фрагментов речи (в узких областях) и предпринимать ответные действия. Эти системы работают в реальном времени и способны выполнять пять функций по телефону:

• узнавание речи — преобразование речи в текст, состоящий из отдельных слов;

• понимание — грамматический разбор предложений и распознавание смыс­ лового значения;

• восстановление информации — получение данных из оперативных источ­ ников на основании полученного смыслового значения;

• генерация лингвистической информации — построение предложений, пред­ ставляющих полученные данные, на выбранном пользователем языке;

• синтез речи — преобразование предложений в синтезированную компьюте­ ром речь.

Диалоговый интерфейс в таких системах позволяет человеку разговаривать с машиной, создавать и получать информацию, решать свои задачи. Системы с диа­ логовым интерфейсом различаются по уровню инициативности человека или компьютера. Исследования фокусировались на «смешанно инициативных» сис­ темах, в которых и человек, и компьютер играют одинаково активную роль в дос­ тижении цели посредством диалога. С появлением систем распознавания голоса идея «говорящего» компьютера перестала быть фантастикой.


Quiming Zhu University of Nebraska At Omaha World Wide Web (WWW) Йоргеп Зайц 1. История WWW 2. WWW как часть Интернета 3. Концепция WWW 4. Будущее WWW Обзор World Wide Web как часть Интернета становится интернациональной платфор­ мой информационного обмена и электронной коммерции. Этот сервис опирается на использование технологий гипертекста и гипермедиа, которые связывают так называемые HTML-документы (HyperText Markup Language, язык гипертексто­ вой разметки). Текстовые или графические объекты, чувствительные к перемеще­ нию курсора, могут быть связаны с другими параграфами того же или иного доку­ мента, с другими типами файлов — графическими, аудио- или видеофайлами, с другими сервисами Интернета, находящимися на том же или ином web-сервере.

Таким образом, топология сети напоминает паутину, отсюда и название этого сер­ виса (web по-английски — паутина). Графический интерфейс пользователя обес­ печивает дружественность среды WWW и допускает ее коммерческое использо­ вание. Компании используют World Wide Web в качестве канала распределения товаров и услуг.

1. История www Начало World Wide Web приходится на март 1989 г. Идея построения гипертек­ стовой системы возникла у Тима Бернерса-Ли, работавшего в Европейской лабо­ ратории элементарных частиц (CERN) в Женеве, Швейцария. Эта система долж­ на была объединить рабочие группы и повысить эффективность их работы. Идея была сформулирована в «Предложениях к проекту "Гипертекст"»: «Гипертекст представляет собой способ получить доступ к информации разного рода и связать ее, это что-то вроде паутины, состоящей из узлов, в которой пользователь может находить и просматривать информацию в соответствии со своими целями. Потен­ циально гипертекст обеспечивает однопользовательский интерфейс для многих классов хранимой информации — отчетов, заметок, баз данных, компьютерной документации и справочной информации. Мы предлагаем использовать простую схему соединения нескольких различных серверов информации, имеющихся сей­ час в CERN, включая экспериментальный анализ требований к доступу к инфор­ мации» (Bemers-Lee & Cailiu, 1989). «В CERN имеется огромное разнообразие данных: отчеты, экспериментальные данные, данные о персонале, списки адресов World Wide Web (WWW) электронной почты, компьютерная документация, документация по эксперимен­ там и множество других типов данных, которые постоянно передаются с компью­ тера на компьютер. Однако автоматически "перепрыгнуть" с одного ряда данных к другому невозможно: допустим, вы обнаружили имя Джо Блоггс в описании не­ коего программного продукта, но найти адрес его электронной почты может оказаться не так просто. Скорее всего, вам придется воспользоваться различными методами просмотра, на различных компьютерах с различным интерфейсом пользователя. Допустим, вы обнаружили требуемую информацию, тогда нужно сохранить ссылку на нее или сделать запись так, чтобы потом ее можно было быс­ тро найти, а это не так просто сделать» (Bemers-Lee & Cailiu, 1989).

К концу 1990 г. был разработан первый текстовый браузер. Это означало, что гипертекст и объединение различных типов данных стали реальностью. В 1991 г.

в CERN была разработана и реализована первая сеть, основанная на описанных принципах. Первая программа-браузер была размещена на ftp-сервере, и ее мож­ но было свободно использовать. Любой пользователь, имеющий доступ к Интер­ нету, мог установить этот браузер на своем локальном компьютере. В 1991 г. был разработан первый графический интерфейс пользователя для браузера. В февра­ ле 1993 г. была представлена первая версия браузера Mosaic, разработанная для графической оболочки X Windows для UNIX-платформ. К этому времени в систе­ му World Wide Web было включено 500 серверов. В 1994 г. была основана корпо­ рация Netscape Communications Corp. А в конце 1994 г. на свет появилась первая версия графического браузера Netscape Navigator. Вскоре появился еще один по­ пулярный графический браузер — Microsoft Internet Explorer.

Рис. 1. Интернет как часть огромной сети 792 Аппаратные и программные средства ИТ/С 2* WWW как часть Интернета Интернет — это электронная информационная система, которая связывает раз­ личные организации, университеты, коммерческие корпорации и другие группы.

Основная идея сводится к объединению существующих сетей в единую сеть. Ин­ тернет не принадлежит ни одной организации;

он состоит из огромного количе­ ства сетей, каждая из которых поддерживается индивидуально. Интернет связан с другими сетями, с сетями коммерческих провайдеров. На рис. 1 представлена архитектура этой системы и Интернет как часть этой структуры.

Три основные функции Интернета заключаются в следующем:

• обеспечение обмена данными и программами между различными пользова­ телями;

• представление информации;

• использование компьютеров в любом уголке земного шара.

Началом Интернета было появление в 1968 г. сети ARPANET — компьютерной сети Агентства перспективных разработок Министерства обороны США. Целью проекта ARPANET было исследование и создание новых сетевых технологий. За­ мысел заключался в том, чтобы создать систему, которая будет продолжать функ­ ционировать, даже если отдельные ее части окажутся неработоспособны. Для этого нужен был протокол, который бы контролировал адресацию и передачу сообщений, а также поддерживал межсетевое взаимодействие.

Первая версия нового протокола появилась в 1973 г. Протокол был назван TCP (Transmission Control Protocol) и обеспечивал доставку сообщений в Интернете.

В дальнейшем произошло разделение TCP на два протокола: IP (Internet Protocol) для адресации и передачи отдельных пакетов и TCP для разделения со­ общений на пакеты, обеспечения целостности и восстановления утерянных паке­ тов. Комбинация этих двух протоколов ( T C P / I P ) позволяет осуществлять меж­ сетевое взаимодействие.

Чтобы участвовать в обмене данными, каждый компьютер должен иметь уни­ кальный IP-адрес. IP-адрес состоит из последовательности четырех чисел, каж­ дое из которых меньше 256. Числа разделяются точками, например: 192.11.77.11.

Передаваемые данные разбиваются на сегменты, содержащие от 1 до порядка 1500 символов. Эти сегменты называются пакетами. Пакеты воссоединяются при помощи протокола TCP. TCP добавляет в сообщение контрольную сумму. Таким образом, адресат может удостовериться в том, что получил все пакеты. Если один из пакетов отсутствует, то, чтобы повторить посылку пакета, отправителю будет послан запрос.

Использование IP-адресов для связи с другими компьютерами не очень удоб­ но, особенно если вы хотите связаться с большим числом различных компьюте­ ров. Чтобы упростить средства коммуникации, была разработана система домен­ ных имен — DNS (Domain Network System). Каждому компьютеру присваивается имя. Система DNS позволяет хранить информацию о соответствии IP-адресов и доменных имен. В качестве имен доменов используются географические имена или имена организаций.

World Wide Web (WWW) Интернет включает ряд сервисов: это электронная почта, телеконференции, удаленная работа на компьютере (telnet), передача файлов (ftp), системы archie и gopher, глобальный информационный сервер WAIS (Wide Area Information Service), W W W и др. Электронная почта используется для посылки сообщений другим пользователям сети. Конференции позволяют участвовать в обсуждении различных тем. Сервис telnet позволяет работать с ресурсами удаленного компь­ ютера. Для передачи файлов с одного компьютера на другой используется ftp.

Archie — это база данных, содержащая каталог и краткое описание всех файлов, хранящихся на ftp-сервере. Сервис Archie обычно используется во время telnet сессии. Gopher был разработан в университете Миннесоты. Цель сервиса — сор­ тировка информации по различным критериям. WAIS позволяет осуществить полнотекстовый поиск в текстовых документах и двоичных файлах.

3. Концепция WWW Три фундаментальные функции — гипертекст, гипермедиа и Интернет-сервисы — это основа Интернета. Браузер объединяет различные сервисы и выступает в ка­ честве клиента данной системы.

Рис.2 демонстрирует, как браузер объединяет различные сервисы Интернета.

Браузер может запускать специализированные программы, расположенные на удаленных серверах и написанные на таких языках программирования, как Perl, С, C++, Java, VBScript и др., создавать соединения с различными серверами в кор­ поративной интрасети или Интернете. Подобные программы необходимы для обработки данных, которые пользователь вводит в формы в окне браузера и кото­ рые затем можно использовать, например, для формирования запроса к базе дан­ ных, расположенной на удаленном компьютере.

Гипертекст позволяет связывать различные тексты. Можно перейти от одного текста к другому. Тексты могут находиться в одном или нескольких документах.

• News-сервер News^^/^ ^НТТР Другие ^ ^ Web-сервер Web-браузер W Шлюзы W серверы W W ^ ^ ^ ^ пр \ ftp-сервер Рис. 2. Браузер как интерфейс к различным сервисам Интернета Аппаратные и программные средства ИТ/С Эти связи называются гиперссылками. На рис. 3 представлена концепция гиперс­ сылок. Гипермедиа — это расширение гипертекста. Гипермедиа позволяет связы­ вать не только текстовые, но и мультимедийные файлы — изображения, видео или музыкальные файлы.


Для реализации подобной системы необходимо использовать следующие кон­ цепции:

• Архитектура клиент-сервер: сервер предоставляет информацию, которую запрашивает клиент.

• Язык гипертекстовой разметки — HTML (HyperText Markup Language):

HTML используется для представления информации в гипертекстовых до­ кументах. Гиперссылки позволяют создать связи с другими текстовыми до­ кументами и двоичными файлами — изображениями, видео- и музыкальны­ ми файлами и т. п. HTML основан на SGML (Standart Generalized Markup Language). SQML — стандартный обобщенный язык разметки — это стандарт описания структурированных документов, утвержденный ISO (International Standarts Organization).

На рис. 4 представлена схема передачи HTML-документа от сервера к клиенту.

На экране компьютера-клиента HTML-документ визуализирован при помощи браузера.

• Протокол передачи гипертекста — HTTP (Hypertext Transfer Protocol): этот протокол используется для управления связью между WWW-сервером и WWW-клиентом. Транзакция состоит из четырех ступеней:

1. Клиент связывается с сервером, чтобы установить ТСР/1Р-соединение.

2. Клиент посылает запрос серверу. В большинстве случаев это запросы на получение HTML-документа.

3. Сервер посылает документ, если это возможно, в противном случае сооб­ щает об ошибке.

Сервер 1 Сервер Сервер С \ Сервер ^[ J / \ ^ D ^ F ^ ^ Е у^ Рис. 3. Пример гиперссылок между гипертекстовыми документами, находящимися на различных WWW-серверах World Wide Web (WWW) HTML документ WWW-сервер Клиент Рис. 4. Язык гипертекстовой разметки HTML 4. После передачи запроса и получения ответа соединение закрывается.

Универсальный адрес ресурса — URL (Uniform Resource Locator): Гипер­ ссылки реализуются при помощи URL. Любой ресурс в Интернете имеет уникальный URL. Это позволяет не только читать HTML-документы, но и использовать другие ресурсы Интернета.

Мультимедиа: W W W позволяет объединить в одном документе изображе­ ния, видео- и музыкальные файлы. Чтобы проигрывать музыкальные фай­ лы, на компьютере должна быть установлена звуковая карта. Необходимо также учитывать размер видеофайлов. Видео, время воспроизведения кото­ рого составляет 30 секунд, занимает более 400 Кб на диске.

4. Будущее www HTML-документы содержат статическую информацию. Используя Java-апплеты, можно придать Web-сайтам интерактивный характер. Java — это объектно-ориен­ тированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (Mointain View, Калифорния). Java не зависит от платформы. Java-апплеты — это небольшие приложения, написанные на языке Java. Эти программы встраиваются в HTML-документы. Программа загружается автоматически при запросе HTML документа и выполняется на компьютере-клиенте.

HTML 4.0 предоставляет новые возможности оформления документов. В но­ вом стандарте обеспечены новые возможности работы со стилями документов и программами. Таблицы стилей обеспечивают единый стиль оформления web-сай­ та. Это позволяет, например, переделать все документы, не изменяя исходного HTML-текста. В настоящее время рабочая группа W3 Consortium (организацион­ ная структура W W W ) занимается разработкой XML (Extensible Markup Language), расширяемого языка разметки;

этот язык позволит упростить соединения с базами данных. Новый, более совершенный графический формат — PNG, возможно, заме­ нит формат GIF. Еще одна цель проекта — решение задач интернационализации, это различные наборы символов и кодировки.

796 Аппаратные и программные средства ИТ/С Вторым направлением развития является обеспечение более высокого уровня безопасности, допускающего проведение, например, финансовых транзакций.

В этом случае необходимо обеспечить аутентификацию транзакций и конфиден­ циальность сообщений. Чтобы обеспечить легальность контрактов, нужны циф­ ровые подписи. Появляются центры доверия, гарантирующие подлинность циф­ ровых подписей. Для передачи конфиденциальных сообщений используются методы криптографии.

Язык моделирования виртуальной реальности — VRML (Virtual Reality Model­ ling Language) — это язык описания трехмерных сцен, например пейзажей или стро­ ений. В некоторые браузеры встроены специальные программы просмотра, кото­ рые помогут визуализировать VRML-документы и станут навигаторами в виртуальном пространстве. Компьютеру-клиенту для просмотра подобргых доку­ ментов понадобится мощный процессор, а вот в скоростной телефонной линии нет необходимости. Скоро мощные процессоры появятся в каждом доме, и трехмерные web-сайты станут доступны гораздо раньше, чем скоростные телефонные линии и видео.

Juergen Zeitz Viadrina University, Germany Литература Berners-Lee, Т. and Cailliau, R. (1989) "Proposal for a Hyper Text project", h t t p : / / www.w3.org/ Proposal.html.

СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ (ИТ/С) обучение с помощью компьютера (автоматизированное обучение) Филип Крэйгер 1. Введение 2. Обучение с помощью компьютера в сравнении с традиционным обучением 3. Разработка системы обучения с использованием компьютера 4. Пример программы обучения с помощью компьютера 5. Эффективность обучения с помощью компьютера 6. Значение обучения с использованием компьютера для коммерческих орга­ низаций 7. Заключение: перспективы развития обучения с помощью компьютера Обзор Обучение с помощью компьютера — это термин, применяемый к ряду методов, под­ разумевающих использование компьютерной техники для обучения и воспитания.

Это системы разной сложности, начиная с программного обеспечения для презен­ таций, которое используется преподавателями на занятиях, и заканчивая сложны­ ми компьютерными программами, которые используют искусственный интеллект, чтобы адаптировать обучение к потребностям обучающихся. Обучение с помощью компьютера используется в различных ситуациях, от обучения детей математике и письму до обучения служащих навыкам в области менеджмента и информацион­ ных технологий, а также навыкам в таких сложных и динамично развивающихся областях, как медицина и военное дело. Существует масса синонимов выражения «обучение с помощью компьютера», например «автоматизированное обучение», «обучение на основе использования компьютеров», «изучение материала с исполь­ зованием компьютеров», «обучение на базе компьютера» и «обучение под руковод­ ством компьютера», каждый из которых указывает на то, что в образовательной и воспитательной среде используются информационные технологии.

1. Введение Эта статья посвящена понятиям, лежащим в основе обучения с помощью компью­ теров, и практике такого обучения. В ней рассматривается: сравнение с традици 800 Стратегические приложения ИТ/С онным обучением;

процесс разработки, традиционный для систем обучения с ис­ пользованием компьютеров, и различные аспекты их проектирования;

графические иллюстрации фактически существующей прикладной программы для обучения с использованием компьютера;

эффективность систем обучения с использованием компьютера по сравнению с традиционным обучением;

уместность их использова Н 1 в бизнесе;

будущие исследования и использование обучения с помощью компь­ РЯ ютера.

2. Обучение с помощью компьютера в сравнении с традиционным обучением Обучение с помощью компьютера может быть разным: оно может заменять живого преподавателя или дополнять традиционные лекции, чтобы усовершенствовать об­ разовательный процесс. Стейнберг {Steinberg, 1991) приводит четыре характерные черты систем обучения с помощью компьютера, которые отличают их от традици­ онных систем обучения. Во-первых, они индивидуализированы. Традиционное обу­ чение в аудитории подразумевает, что группа людей слушает лекцию. В процессе такого обучения трудно оценить, насколько хорошо понимается материал. Более того, темп обучения, как правило, определяется темпом самого медлительного ученика. В противоположность этому обучение с использованием компьютера позволяет человеку взаимодействовать с компьютерной системой в своем темпе.

После того как учащийся прорабатывает компьютеризованный материал, ему предлагаются контрольные вопросы и тесты, корректность ответов на которые определяет, можно ли ему перейти к следующему уроку. Индивидуализация ведет к эффективности, поскольку учащиеся продвигаются вперед каждый в своем тем­ пе. Эффективность, в свою очередь, ведет к снижению затрат, что весьма жела­ тельно в условиях бизнеса, когда требуется постоянное совершенствование навы­ ков сотен сотрудников.

Вторым отличительным свойством систем обучения с помощью компьютера является их интерактивность. Традиционные лекции, читаемые преподавателем, по природе своей являются пассивной формой обучения. Поскольку соотношение между количеством учащихся и количеством преподавателей может быть доста­ точно велико (например, 30 к 1), у преподавателей очень мало возможностей вза­ имодействовать с каждым человеком. Обучение с помощью компьютеров, напро­ тив, подразумевает обязательное взаимодействие каждого учащегося с системой с целью усвоения урока: это делается нажатием клавиш для перехода к другому окну, с помощью ответов на вопросы и т. п. В противоположность традиционным лекциям, когда преподаватель сам определяет место и время взаимодействия с учащимися, обучение с использованием компьютера требует интерактивности и, следовательно, способствует активному обучению^ которое лучше мотивирует учащихся.

Третья отличительная черта — управляемость некоторых элементов системы.

Подобно взаимодействию с обычным преподавателем, обучение с использовани­ ем компьютера может быть построено таким образом, что по ответам учащегося можно определить, какие трудности возникают при обучении. Это позволяет сие Обучение с помощью компьютера (автоматизированное обучение) теме «подогнать» процесс обучения к индивидуальным потребностям человека.

Так, управляемое обучение дает возможность повысить эффективность обучения, когда, например, сложный для какого-нибудь учащегося вопрос изложен более подробно.

И наконец, системы обучения с использованием компьютера являются сред­ ством, а не методом обучения. Те методы обучения, которые используются жи­ выми учителями и преподавателями, могут быть запрограммированы для ис­ пользования в системе обучения с помощью компьютера. Методы обучения описаны ниже, в разделе, посвященном проектированию.

3* Разработка системы обучения с использованием компьютера Процесс разработки системы обучения с использованием компьютера подобен обычному процессу создания программного обеспечения и включает в себя ряд стадий: предварительную оценку и анализ, проектирование, осуществление и оценка результатов. Каждая из этих стадий описана ниже с учетом особенностей обучения в условиях организации.

Предварительный анализ Часто называемая предварительным анализом стадия предварительной оценки и анализа заключается в определении важных факторов, которые обусловливают вид системы обучения с использованием компьютера. Первым шагом является анализ потребностей. Как следует из названия, анализ потребностей определяет, действи­ тельно ли обучение станет решением вопроса о производительности организации.

Это не всегда так. Например, решение означенной проблемы может заключаться в изменении условий (например, усилении освещения, понижении уровня шумов) или в изменении структуры трудовой деятельности, а не в обучении.

Как только потребность в обучении установлена, надо собрать определенные данные о предполагаемых учащихся, о современных методах обучения, о сопут­ ствующих организационных и окружающих факторах, чтобы создать основу для следующей стадии — проектирования. Определенные данные и информация, ко­ торые должны быть собраны, включают в себя:

• Индивидуальные характеристики учащихся, которые надо учитывать при проектировании системы обучения с помощью компьютера, такие как уро­ вень образования, специальные навыки, способность к обучению и предва­ рительная подготовка.

• Имеющиеся учебные материалы, такие как учебники и групповые учебные планы. В таких материалах содержится описание уже существующих мето­ дов обучения, и их можно использовать для выявления недостатков этих методов.

• Факторы окружения и факторы структуры трудовой деятельности, кото­ рые могут влиять на цели обучения, такие как уровень освещения, уровень шумов, планировка рабочего участка и т. д.

802 Стратегические приложения ИТ/С • Обязательное наличие у предполагаемых обучающихся навыков, необходи­ мых для участия в обучении. Например, если задачи обучения предполага­ ют ввод информации в компьютерную базу данных, то от учащихся может потребоваться некоторая компьютерная грамотность.

• Задачи, которые требуют обучения. Это подразумевает анализ рабочих за­ даний — дробления задач на их составные части.

• Материал по изучаемым темам, который предполагается использовать, а также ожидаемые результаты обучения в письменной форме (т. е. что же обучающиеся должны будут уметь после завершения обучения).

Проектирование Данные, полученные во время предварительного анализа, используются на ста­ дии проектирования. Типичная система обучения с помощью компьютера состоит из несколькР1Х независимых модулей, каждый из которых содержит определен­ ные цели изучения, изучаемый материал и какие-либо тесты для оценки того, на­ сколько учащийся преуспел в усвоении материала.

Первым шагом проектирования является планирование курса, содержащегося в каждом модуле. План курса состоит из целей занятия (что должно быть изуче­ но), вступления, краткого описания изучаемого вопроса, методик тестирования и схем, поясняющих, каким образом обучающийся будет выполнять урок. Этот план курса затем претворяется в жизнь в виде слайдов. Отдельный слайд представляет собой «макет» компьютерного экрана, включающий в себя все элементы текста, графики и других материалов, которые будут представлены учащемуся. Совокуп­ ность слайдов представляет собой модуль и иллюстрирует предполагаемый образ взаимодействия между обучающимся и системой обучения.

Важной и зачастую остающейся без внимания частью проекта является пользо­ вательский интерфейс. Вид пользовательского интерфейса может влиять на жела­ ние использовать систему обучения с помощью компьютера, скорость и эффектив­ ность обучения, а также удовлетворенность пользователя системой. Интерфейс должен быть понятным пользователю (т. е. должно быть очевидно, как его использо­ вать) и обеспечивать поддержку пользователя (т. е. содержать функцию справки).

Ключевым моментом при разработке должен быть контроль учащегося за ходом урока. Контроль со стороны учащегося включает в себя темп обучения, темы и по­ рядок представления материала. В отличие от традиционного обучения, которое по сути линейно и подразумевает лишь небольшую степень контроля со стороны об­ учающегося или полное его отсутствие, обучение с использованием компьютера мо­ жет быть в высшей степени нелинейным, когда учащемуся дана возможность выби­ рать, какие части урока он будет изучать и в каком порядке, в соответствии с имеющимися у него в настоящий момент потребностями. Изначальные познания учащихся в определенной области, уровень их мотивации, а также когнитивная стратегия учащегося по отношению к обучению — все это следует учесть при опре­ делении допустимого уровня контроля со стороны учащегося.

Другим важным моментом при разработке является обратная связь. Обратная связь — это информация, которая предоставляется учащемуся после того, как он осуществил ввод некоторой информации в систему, например ответил на вопрос.

обучение с помощью компьютера (автоматизированное обучение) Обратная связь помогает учащемуся оценить, насколько хорошо он усваивает ма­ териал, и может быть представлена в различной форме. Например, знание резуль­ тата является наиболее простой формой, когда учащемуся предоставляется ин­ формация о том, был ли данный им ответ верным или неверным. Знание правильного результата дополняет знание результата. Здесь учащемуся предос­ тавляется информация о правильности или неправильности ответа и в случае, если ответ был неверным, уточняется, какой же ответ надо было дать. Более слож­ ной формой обратной связи является обратная связь с предоставлением дополни­ тельного материала, когда учащийся не только информируется о правильности ответа, но также получает объяснение, почему ответ был верным или неверным.

Здравый смысл подсказывает, что усовершенствование обучения будет идти в этом направлении — его лучшей формой будет более сложная форма обратной связи. Однако результаты исследования обратной связи не столь однозначны.

В целом исследования указали на то, что в определенных ситуациях (т. е. при вы­ полнении тестов для определения успехов учащегося) знание правильного ре­ зультата является настолько же эффективным, как и наиболее сложные формы обратной связи, и более эффективным по сравнению с простым знанием результа­ та. Следовательно, простые формы обратной связи могут быть приемлемыми, если нет данных о значительных преимуществах применения более сложных форм обратной связи, особенно если простые формы обходятся более дешево (в смысле количества затрачиваемого времени и усилий со стороны обучающего­ ся) и требуют меньшего количества времени на разработку и оценку результатов {Kulhavy, 1977).

В процессе проектирования необходимо решить, каким образом будет препо­ даваться материал. То есть надо выбрать подходящий способ преподавания, осно­ ванный на индивидуальных особенностях пользователя и виде преподаваемого материала. Наиболее распространены четыре метода: упражнения, консультации, моделирование и игры.

Упражнения дают учащемуся возможность практиковаться в каких-либо навы­ ках до тех пор, пока не будет достигнут определенный уровень компетентности.

Например, ребенку, который учится сложению, можно дать последовательность изображений, содержащих числа для сложения. Если установленный уровень ком­ петентности составляет 80%, то учащийся должен правильно ответить на как мини­ мум 80% вопросов для того, чтобы упражнение можно было считать выполненным.

Консультации используются для изложения фактов, основных принципов, правил или методов принятия решений или разрешения проблем. Консультации практически аналогичны традиционным лекциям, когда информация дается в ус­ тной форме, после чего учащимся задаются вопросы, чтобы оценить, насколько они преуспели в обучении.

Моделирование — это имитация или копирование процессов, имеющих место в жизни. Например, студент-медик, который изучает влияние различных видов те­ рапии на лечение, может прописывать различные курсы лечения «пациенту-ком­ пьютеру», заменять один вариант другим и варьировать интенсивность лечения.

Студент-медик получает от компьютера ответ, содержащий информацию о том, какие результаты принесли эти меры. Совершенно очевидно, что такой вид дея 804 Стратегические приложения ИТ/С тельности был бы недопустим в ситуации с живым пациентом;

следовательно, ком­ пьютерное моделирование привлекательно тем, что учащиеся могут приобретать навыки и знания о предмете или ситуации, которые в условиях реальной жизни могли бы иметь серьезные последствия и представлять угрозу жизни.

И наконец, одним из распространенных методов обучения, применяемых в сис­ темах обучения с использованием компьютера, являются игры. Игры стали особен­ но актуальными, когда стало быстро расти использование компьютеров в началь­ ной и средней школе. Обучающие игры привлекательны тем, что это одновременно обучение и развлечение. Развлекательный фактор может быть важным мотивирую­ щим стимулом для немотивированных учеников.



Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 36 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.